Manual de Operação e Instalação

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1 Manual de Operação e Instalação Medidor e transmissor de Vazão Cod: 073AA M Rev. B Série VMS Our Maio / 2006 / 2007 Incontrol S/A. Rua João Serrano, 250 Bairro do Limão São Paulo SP CEP Fone: (0xx11) FAX: (0xx11) assistenciatecnica@levelcontrol.com.br

2 Índice 1. Introdução Especificações Princípio de operação Tabela de codificação, modelo e faixa de vazão Aplicações Instalação do equipamento Instalação hidráulica Instalação em linha de PVC ou material não condutivo Instalação com by-pass 9 7. Conexões elétricas Ligação elétrica Alimentação 24 Vcc / Sinal de saída 4 a 20 ma Alimentação 24 Vcc com protetores contra surto Aterramento (fio terra) Vedação Disposição dos cabos Zero (Ajuste de zero) Teste de saída pulso e analógica Condições normais de operação Ajuste e teste de freqüência Ajuste e teste de saída 4/20mA Resolvendo problemas Problemas na operação normal e start-up Causas e efeitos de ruidos Soluções para problemas de ruidos Importante Certificado de garantia

3 1. Introdução O medidor de vazão eletromagnético, série VMS apresenta boa precisão em função de sua eletrônica. Não possui partes móveis o que garante uma perda de carga igual à de um tubo liso. É insensível a variações de pressão, temperatura (dentro de seu limite de uso), densidade e viscosidade, apresentando com isso a capacidade de medir vazões de um grande gama de produtos, como fluidos com sólidos em suspensão, alta viscosidade, ácidos, produtos alcalinos, etc. Por ter seu princípio de funcionamento baseado na Lei de Faraday, o líquido a ser medido deve possuir um mínimo de condutividade elétrica (5µS/cm). 2

4 2. Especificações Funções Saídas Medidor e transmissor de vazão Saída Pulso - Pulsos escalonados (Saída isolada NPN, carga máxima de 20mA). Saída Analógica - 4/20mA carga máx. 400 ohm Saídas podem ser utilizadas independentemente ou em conjunto. Faixa de velocidade Alimentação Consumo 0,3 a 10,0 m/s 24Vcc 5 W Exatidão ±0,5% F. E. Ajuste de zero Excitação Manual para fluido parado Corrente contínua pulsada Diâmetros nominais 1/2 a 2 Conexão ao processo Tipo rosca NPT (M) Conexão elétrica Prensa-cabos ½ Proteção IP65, NEMA 4 Temperatura normal de operação até 50ºC Ambiente Temperatura -30º a 50ºC Umidade Relativa 10 a 90 % URA Pressão Máxima de Trabalho 7,5kgf/cm 2 Materiais Cabeçote Corpo Policarbonato PVC Materiais em contato com o produto Eletrodos Aço-inox 316/316L, Hastelloy C, Titânio, Tântalo. Anel de aterramento Já incorporado, com material idem ao selecionado para o eletrodo. 3

5 3. Princípio de operação O princípio de operação do equipamento está baseado na lei da indução eletromagnética de Faraday, a qual estabelece que quando um condutor se move em um campo magnético, na direção perpendicular, uma força eletromotriz é induzida perpendicularmente à direção do movimento do condutor e à direção do campo magnético. O valor da força eletromotriz é proporcional à velocidade do condutor e a densidade do fluxo magnético. Na figura 1, quando um fluido condutor flui com uma velocidade média V [m/s] através de um tubo de diâmetro interno D [m], na qual existe um campo magnético de densidade de fluxo uniforme B [Tesla], uma força eletromotriz E [Volts] será induzida perpendicularmente à direção do campo magnético e à direção do fluxo. A taxa de fluxo magnético é obtida da seguinte equação: E = D V B [V] A vazão pode ser dada pela fórmula abaixo: π Q = D 4 2 V [m 3 /s] Das duas equações acima, temos que: Q π = 4 D B E [m 3 /s] Portanto, a força eletromotriz é expressa como mostrada abaixo: 4 B E = Q π D [V] Se B (campo magnético) é constante, Q (vazão) será proporcional a E (força eletromotriz) da equação acima. O equipamento eletrônico associado ao medidor amplifica e converte esta força eletromotriz E para um sinal padrão de 4 a 20mA ou um sinal em pulso. Figura 1 4

6 4. Tabela de codificação, modelo e faixa de vazão Medidor de Vazão Eletromagnético de PVC VMS Diâmetro nominal 012 ½" 019 ¾" 025 1" 038 1½" 050 2" AM Rosca NPT macho Tipo de Conexão ao Processo AF Rosca NPT fêmea (Nota 1) Material do corpo 22 PVC (padrão) Material do Eletrodo 04 AISI AISI 316L 08 Hastelloy C 31 Titânio 32 Tântalo Indicação 0 Sem Indicador 1 Com Indicador local (Nota 1) Nota 1: Somente sob consulta Tabela 1 Faixa de Vazão do Medidor de Vazão Modelo VMS Modelo básico Diâmetro nominal Faixa de medição mm polegadas litros/min m 3 /h VMS /2" 2,0 a 67,8 0,12 a 4,07 VMS /4" 5,17 a 170 0,31 a 10,2 VMS ,83 a 293 0,53 a 17,6 VMS /2" 20,7 a 680 1,24 a 40,8 VMS ,7 a ,14 a 70,6 Tabela 2 5

7 5. Aplicações O medidor de vazão eletromagnético fornece uma boa precisão da medida do fluxo sem obstrução interna ou partes móveis, e sem nenhuma queda de pressão. A medida não é afetada por mudanças na temperatura, pressão ou viscosidade. O medidor eletromagnético de vazão é ideal para medir o fluxo de líquidos em uma larga variedade de aplicações, em particular, líquidos que contenham materiais sólidos em suspensão. O medidor tem sido mais utilizado nas seguintes aplicações: Líquidos viscosos; Pastas; Fertilizantes; Produtos inorgânicos; Ácidos e bases; Sólidos em suspensão; O fluido processado deve ser um líquido que tenha uma condutividade mínima de 5µS/cm. 6. Instalação do equipamento 6.1. Instalação hidráulica Instale o medidor em um ponto na tubulação onde ele esteja sempre preenchido com o líquido medido (figura 2). Também, o líquido medido deve ter uma condutividade elétrica mínima (5µS/cm) necessária para medição devendo ser uniformemente distribuída. Figura 2 6

8 Sempre instale o medidor em uma seção reta do tubo nos dois lados do equipamento, instalando-o tão longe quanto possível de qualquer acessório na linha de modo que não haja um fluxo pulsante. O mínimo recomendado para as seções retas do tubo, em uma dada configuração de tubulação, segue na figura 3, para assegurar bom desempenho dentro das especificações estabelecidas. Montante Jusante: >10D Figura 3 Não coloque a unidade: Em exposição direta ao sol, raio ou outras intempéries; Onde esteja sujeito a interferências eletromagnéticas; Onde esteja sujeito a vibrações mecânicas ou em atmosfera corrosiva; Se o líquido medido contém sólidos em suspensão, instale o medidor em uma posição onde os sólidos suspensos estejam uniformemente distribuídos (figura 4). 7 Figura 4

9 Se o liquido medido contém bolhas de ar, instale em uma posição onde não haja formação de bolsão de bolhas (figura 5). Antes de instalar o medidor é recomendável que se lave com água o interior do tubo para eliminar qualquer corpo estranho, exemplo: estopas, metais, etc. Figura Instalação em linhas de PVC ou material não condutivo Para o perfeito funcionamento do medidor é necessário que um bom terra seja conectado ao medidor. O ponto de aterramento é o terminal GND, conforme mostrado na figura 6. Figura 6 8

10 6.3. Instalação com by-pass A manutenção torna-se fácil com a retirada do medidor e a sua limpeza sem a necessidade de interromper o processo (figura 7). Figura 7 9

11 7. Conexões elétricas As conexões elétricas estão descritas na figura 8. Figura 8 1. Ponto de aterramento (GND); 2. Saída 4/20mA; 3. Saída pulso isolada (NPN); 4. Alimentação 24Vcc 250mA; 5. Fusível 0,5A; 6. Ajuste da freqüência da saída pulso (P6 Hz)); 7. Jumper para calibração (JP 1) ; 8. Ajuste do 4mA (P5 4mA); 9. Ajuste do 20mA (P4 20mA); 10. PT4 Ponto de teste do ajuste de zero ; 11. Zero (P2 - Ajuste de zero); 12. PT5 Terra; 13. LD1 - LED 10

12 7.1 Ligação elétrica O perfeito funcionamento do equipamento depende do cuidado na instalação elétrica, observar as recomendações a seguir: Alimentação 24 Vcc / Sinal de Saída Pulsos e 4 a 20 ma A figura 11 mostra as ligações a serem feitas considerando uso do indicador / totalizador e transmissor de vazão MEV Para tal ligação utilizar um cabo shildado de três vias com seção de 1,0 mm 2 cada fio, ou cabo shildado de 4 vias com 1,0 mm 2 de seção cada fio. Ligar um dos fios do cabo ao borne positivo da alimentação 24 Vcc do VMS ao borne positivo da saída 24 Vcc do MEV O mesmo procedimento com outro fio do cabo deve ser feito para o borne negativo. Jumpear com um fio para jumper o borne C da saída pulsos isolada ao borne positivo da alimentação 24 Vcc do VMS. Ligar o terceiro fio do cabo ao borne E da saída pulsos isolada ao borne positivo da entrada pulsos no MEV Com a capa metálica do cabo fazer a ligação entre o GND (Ponto de aterramento) do VMS ao GND (ponto de aterramento) do MEV Figura 11 Observar que o uso de cabo shildado de 4 vias deixará um dos fios livre. Após efetuar todas as ligações cortar este fio livre ou deixa-lo de modo que não venha atrapalhar os demais. 11

13 A figura 12 mostra as ligações a serem feitas considerando uso de CLP, supervisório ou qualquer outro tipo de secundário que trabalhe com sinal de saída 4 a 20 ma. Figura 12 Para esta ligação usa-se um cabo shildado de 4 vias com 1,0 mm 2 de seção cada fio. Utilizar um fio do cabo para ligar o borne positivo de alimentação 24 Vcc do VMS ao borne positivo do secundário utilizado. Fazer o mesmo para os bornes negativos. Utilizar um dos fios restantes no cabo para efetuar as ligações entre os bornes positivos do VMS ao secundário para o sinal de saída 4 a 20 ma. Fazer o mesmo para os bornes negativos. Com a capa metálica do cabo fazer a ligação do GND (ponto de aterramento) ao ponto de aterramento do secundário. Em caso de uso da saída pulso para este fim deverá ser levado em consideração sua constante K em pulsos por litro indicado no certificado de calibração. A introdução deste parâmetro ao secundário utilizado depende da sua configuração. A ligação dos fios nesta configuração será a mesma feita entre o VMS e o indicador / totalizador e transmissor de vazão MEV

14 Alimentação 24 Vcc com protetores contra surto A figura 13 ilustra a ligação para alimentação 24 Vcc com protetores contra surto. Observar corretamente as ligações dos protetores contra surto entre o equipamento primário, VMS, e a linha. O mesmo para o equipamento secundário e a linha. As ligações para as saídas pulsos isolada ou saída 4 a 20 ma dependerá do secundário utilizado, com isso seguir o roteiro de ligação do item Figura Aterramento (fio terra) A resistência do aterramento deve ser inferior a 5,0 Ω. (figura 14); No medidor, aterre o terminal GND (figura 6); O aterramento deve seguir a Norma NBR 5410 Figura 14 13

15 7.3. Vedação Após fazer as interligações elétricas, verificar a vedação das conexões elétricas no invólucro. Se necessário reforça-las, com material inerte ao circuito eletrônico, de modo que não penetre umidade no interior do mesmo (figura 15); Atentar para o correto fechamento da tampa do invólucro Figura Disposição dos cabos Não passe o cabo próximo a motores, transformadores ou cabos com corrente elevada e que possam causar ruídos por indução. Disponha os cabos a 3 metros ou mais de distância dos cabos de força; Quando um eletroduto metálico ou um tubo flexível é usado, é possível que o seu interior fique úmido. Neste caso, verifique a instalação de modo a não permitir a formação de umidade em seu interior; 8. Zero (Ajuste de Zero) O equipamento sai de fabrica calibrado, necessitando apenas do "Ajuste de zero" (ajuste de referencial); Para tal ajuste, seguir os procedimentos descritos abaixo: a. Preencher toda a tubulação com o produto a ser medido, de maneira uniforme e sem fluxo. b. Alimentar o equipamento com 24Vcc. Aguardar por cerca de vinte minutos, para que ocorra a completa estabilização do circuito, antes de qualquer tentativa de ajuste. c. Medir com um multímetro em escala de 200mVcc a tensão entre o ponto de teste PT 5, este no pólo negativo do multímetro, e no ponto de teste PT 4, este no pólo positivo do multímetro. (figura 8 itens 10 e 12 respectivamente) d. Observar a indicação no multímetro e ajustar o trimpot zero (figura 8 item 13) para que o valor médio da tensão seja 0,0 mvcc. Após este procedimento o equipamento estará pronto para utilização. 14

16 9. Teste de saída pulso e saída analógica O medidor de vazão já sai de fábrica calibrado na seguinte condição: 4 ma 0,0 % de vazão; 20 ma Fundo de escala para o diâmetro adquirido (vide tabela 2) Os testes mencionados a seguir só serão necessários se o equipamento for indevidamente manipulado pelo usuário fazendo com que o mesmo perca as informações de fábrica Condições normais de operação O seletor JP1 deverá sempre, em condições normais de operação, estar posicionado em PV conforme figura ao lado, caso contrário, não haverá sinal de saída Ajuste e teste de freqüência Para tal ajuste, seguir os procedimentos descritos abaixo; a. Alimentar o equipamento com 24 Vcc b. Posicionar o jumper JP1 na posição CL, indicado na figura ao lado; c. Medir com um osciloscópio ou freqüencímetro a freqüência nos bornes da saída de pulsos. Ligar o pólo negativo do freqüêncimetro ou osciloscópio no GND (figura 8 item 1) e o pólo positivo de qualquer um dos equipamentos utilizados no pólo E de emissor de pulsos (figura 8 item 3), d. Observar a indicação nos aparelhos utilizados e ajustar o trimpot P6 Hz (figura 8 item 6) para que o valor de freqüência seja de 1 khz e. Ao colocar o jumper JP1 na posição indicada na figura ao lado, a saída de pulsos não apresentará sinal, ou seja, indicará valor 0,0 khz. f. Não esquecer de voltar o jumper JP1 para posição PV após os testes. 15

17 9.3. Ajuste e teste de saída 4 / 20 ma. Para tal ajuste, seguir os procedimentos descritos abaixo: a. Alimentar o equipamento com 24Vcc; b. Posicionar o jumper JP1 conforme figura ao lado; c. Medir com um amperímetro, na escala de 20mA, a corrente na saída 4/20mA (figura 8 item 2) nos pólos respectivos entre o multímetro e o medidor; d. Observar a indicação do amperímetro e ajustar o trimpot P5 4mA (figura 8 item 8) para que o valor da corrente seja 4,00mA; e. Posicionar o jumper JP1 conforme figura ao lado; f. Observar a indicação do amperímetro e ajustar o trimpot P4 20mA (figura 8 item 9) para que o valor da corrente seja 20,00mA; g. Repetir os procedimentos a partir do item b até que os valores de 4mA e 20mA estejam corretos. h. Não esquecer de voltar o jumper JP1 para posição PV após os testes. 16

18 10. Resolvendo problemas Esta seção explica como resolver problemas com o medidor baseando-se em alguns sintomas visuais assim como alguns diagramas para verificar a operação do componente específico. Assume-se que você tenha lido as seções anteriores deste manual e que já esteja familiarizado com a operação do equipamento. Os procedimentos de resolução de problemas estão divididos em 3 grupos: problemas e soluções na operação normal e start-up, problemas devido ao aterramento incorreto e solução para problemas de ruídos Problemas na operação normal e start-up Sintomas visuais podem ser observados em outros instrumentos (indicadores ou registradores) como o display do medidor de fluxo. Sempre que o medidor for removido ou colocado em linha efetuar limpeza no seu interior para evitar incrustação nos eletrodos. SINTOMAS PROVÁVEIS CAUSAS SOLUÇÃO Eletrodos cobertos por substância isolante. Limpe os eletrodos. Medidor não está preenchido completamente com líquido ou linha de fluxo vazia. Preencha o medidor / linha de fluxo com líquido ou mude a instalação do medidor. Indicação é instável (corrente de saída ou de pulsos) Indicação não varia Aterramento incorreto está permitindo efeitos do ruído no sinal. Bolhas de ar emperradas no medidor. Medidor montado invertido na linha. LED (figura 8 item 13) piloto de alimentação não liga. Linha sem fluxo, ou infiltração de água no conversor. Interligações entre módulos incompletas. Tabela 3 Aterre corretamente o instrumento. Providencie uma abertura para respiro ou mude a instalação do medidor. Inverter a posição do medidor na linha. Falta alimentação 24Vcc, e/ou fusível queimado. Válvulas fechadas, bomba desligada. Vedação do medidor inadequada. Corrigir eventual mau contato. 17

19 10.2. Causas e efeitos de ruído CAUSAS DO RUÍDO Fio terra antena Conexão ruim do cabo de aterramento Ponto de aterramento incorreto ou não aterrado EFEITOS DO RUÍDO Faça um fio terra o mais curto possível. Caso o mesmo seja muito longo ou se percorrer uma longa distância acima do terra: - O fio irá atuar como uma antena que carregará ruído de alta freqüência. Se a antena exibir uma impedância de aterramento substancialmente alta, o mesmo não será facilmente aterrado. Conseqüentemente, o ruído entrará no conversor através da capacitância flutuante dos cabos, afetando a precisão do medidor. - Caso a impedância de aterramento seja elevada, os surtos de tensão (corrente) causados por raios para o ponto de terra não serão facilmente drenados e a corrente irá fluir para o medidor, resultando em dano para o mesmo. - O medidor poderá ser afetado por ruído. - O medidor poderá ser afetado por descargas atmosféricas. O aterramento deve ser feito na ponta do cabo que será ligada ao conversor. Se o ponto de aterramento estiver incorreto ou se não houver aterramento: - A saída variará largamente e poderá defletir acima do fundo de escala. - O medidor poderá ser danificado por descargas atmosféricas. Tabela Soluções para os problemas de ruído Neste item estão apresentados os problemas mais comuns com relação a ruído e suas possíveis soluções. SINTOMAS POSSÍVEIS CAUSAS SOLUÇÃO Falta aterramento. Providencie o aterramento. Aterramento incorreto. Providencie o aterramento para linhas de PVC. Saídas do medidor variam quando o fluxo é constante (taxa de variação excede 100%) Conversor danificado por surto de tensão (corrente) causado por descargas atmosféricas O cabo de aterramento (cabo terra) é tão longo que atua como uma antena de captação de ruídos. O conversor não foi aterrado ou o aterramento está incorreto. Tabela 5 Diminua o comprimento do cabo de aterramento. Aterre corretamente o conversor. 18

20 10.4. IMPORTANTE!!! a) Na placa base um fusível 500mA protege o circuito. b) Evitar pancadas na área de proteção do corpo do medidor. c) Não usar ferramenta cortante no manuseio do medidor. Aviso: Este manual poderá ser alterado sem prévio aviso, pois os dados desse documento são revisados periodicamente e as correções necessárias serão consideradas nas próximas versões. Agradecemos por qualquer tipo de sugestão que venha contribuir para a melhora deste documento. 19

21 11. Certificado de garantia Medidor de Vazão Eletromagnético, Modelo: VMS Nº de série: É garantido contra defeitos de mão de obra e material pelo prazo de 365 dias da data de entrega, salvo negociação por escrito. Esta garantia será invalidada quando o critério de julgamento da Incontrol, o equipamento tiver sido submetido a abusos ou manuseios impróprios. Quando o reparo, dentro da garantia, for necessário, o usuário deve remeter o equipamento a fabrica ou reposto, ficando as despesas de seguro e frete por conta e risco do usuário. Data de Entrega: Incontrol 20